ĐỒ án môn học TÍNH TOÁN THIẾT kế ô tô TÍNH TOÁN THIẾT kế hộp số cơ KHÍ đơn GIẢN CHO ô tô

HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ ĐƠN GIẢN CHO Ô TÔ Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: TS... HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ

ĐƠN GIẢN CHO Ô TÔ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Thanh

Lớp: 18DOTJB2

Tp.HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ

ĐƠN GIẢN CHO Ô TÔ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Thanh

Lớp: 18DOTJB2

Tp.HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2022

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 3: 04):

1 Phạm Minh Nhân MSSV: 1811251759 Lớp: 18DOTJB2

2 Nguyễn Thành Trung MSSV: 1811250776 Lớp: 18DOTJB2

3 Lê Tấn Hậu MSSV: 1811252882 Lớp: 18DOTJB2

4 Vũ Văn Cường MSSV: 1811252878 Lớp: 18DOTJB2

2 Tên đề tài: Tính toán thiết kế hộp số cơ khí đơn giản cho ô tô

3 Các dữ liệu ban đầu:

- Bảng số liệu tính toán thiết kế hộp số cơ khí đơn giản

1 Khối lượng toàn bộ xe khi đầy tải, kg 2150

2 Khối lượng toàn bộ của moóc kéo, kg 750

3 Khối lượng phân bố lên các cầu khi xe đầy tải, kg

5 Mô men xoắn lớn nhất của động cơ, kG.m/ứng vớisố vòng quay của động cơ, v/ph 17,2/2300

6 Công suất lớn nhất của động cơ, ml/ứng với sốvòng quay của động cơ v/ph 80/4000

- Tài liệu Thiết kế và tính toán Ôtô Máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên,

NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1996

4 Nội dung nhiệm vụ:

- Chương 1: Giới thiệu đề tài

- Chương 2: Phân tích kết cấu hộp số cơ khí và lựa chọn phương án thiết kế

- Chương 3: Tính toán thiết kế hộp số

- Chương 4: Kết luận

5 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Thuyết minh phải đầy đủ các chương theo nội dung nhiệm vụ và hướng dẫn trìnhbày ĐAMH Phần tính toán thiết kế phải hoàn thành các nội dung sau: Xác định các thông

số cơ bản của hộp số; Tính toán các chi tiết và bộ phận chính của hộp số (trong đó: tính toán mộtcặp bánh răng của hộp số gồm: Kiểm bền cho bánh răng theo ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc vàtính một trục hộp số gồm xác định kích thước sơ bộ của trục, tính toán trục hộp số)

2) 01 bản vẽ kết cấu hộp số (A0)

3) Khuyến khích sử dụng các phần mềm mô phỏng kết cấu, nguyên lý làm việc vàkiểm nghiệm bền các chi tiết của hộp sô

Ngày giao đề tài: 10/3/2022……… Ngày nộp báo cáo: 05/6/2022

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2022

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS Nguyễn Chí Thanh

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ

THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)

6 Tên đề tài: Tính toán thiết kế hộp số cơ khí đơn giản cho ô tô

7 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Thanh

8 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 4):

(1) Phạm Minh Nhân MSSV: 1811251759 Lớp: 18DOTJB2(2) Nguyễn Thành Trung MSSV: 1811250776 Lớp: 18DOTJB2(3) Lê Tấn Hậu MSSV: 1811252882 Lớp: 18DOTJB2(4) Vũ Văn Cường MSSV: 1811252878 Lớp: 18DOTJB2

Tuần Ngày Nội dung thực hiện Kết quả thực hiện của sinh viên (Giảng viên hướng dẫn ghi)

1 10/3/2022 Giao đề tài

2 13/3-19/3 Tuần 1 Đọc tài tham khảo tài liệu

về đề tài

3 20/3-26/3 Tuần 2 Tiếp tục tham khảo tài liệuvà hoàn thành chương 1 đề tài.

4 27/3- 3/4 Tuần 3 Đọc tham khảo tài liệu thựchiện nội dung chương 2)

5 4/4- 10/4 Tuần 4 Tiếp tục đọc tìm kiếm tàiliệu hoàn thành nội dung chương 2

6 11/4-17/4 Tuần 5 Tính toán các chi tiết củahộp số thực hiện chương 3

7 18/4-24/4 Tuần 6 Tính toán các chi tiết hộp sốtiếp tục thực hiện chương 3

8 25/4-1/5 Tuần 7 Tính toán các chi tiết hộp số

hoàn thành chương 3

Tuần Ngày Nội dung thực hiện Kết quả thực hiện của sinh viên

(Giảng viên hướng dẫn ghi)

10 9/5-15/5 Tuần 9 Vẽ kết cấu của hộp số

11 16/5-22/5 Tuần 10 Vẽ kết cấu của hộp số

Điểm quá trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH

Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)

Họ tên sinh viên Mã số SV

Tiêu chí đánh giá

về quá trình thực hiện đồ án Tổng điểm tiêu chí

đánh giá

về quá trình thực hiện đồ án (tổng 2 cột điểm 1+2) 50%

Điểm báo cáo bảo vệ

đồ án môn học (50%)

Điểm quá trình = 0.5*tổng điểm tiêu chí + 0.5*điểm báo cáo

Tính chủ động, tích cực, sáng tạo (tối đa 5 điểm)

Đáp ứng mục tiêu đề

ra (tối đa 5 điểm)

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP HCM, ngày … tháng … năm ……….

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Lời Cảm Ơn



Để hoàn thành bài đồ án môn học với đề tài “Tính Toán Thiết Kế Hộp Số Cơ KhíĐơn Giản Cho Ô Tô” trước tiên cho phép em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn ChíThanh đã giúp đỡ nhóm chúng em rất nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện đồ án.Bài đồ án sẽ không thể hoàn thành tốt nếu không có sự hướng dẫn tận tình của thầy.Trong thời gian thực hiện là 3 tháng (từ ngày 10/03/2022 đến ngày 05/06/2022) tuyngắn, nhưng nhờ sự giúp đỡ của giáo viên hưỡng dẫn và cán bộ hướng dẫn đã tạo cơhội cho chúng em áp dụng lý thuyết được trang bị vào thực tiễn Trong suốt thời gianthực hiện đồ án, chúng em đã có cơ hội thực hành các kĩ năng liên quan đến môn học.Qua đó đã tự rèn luyện được các kỹ năng làm việc và lượng kiến thức lẩn kĩ năng thựchành của mình, từ đó nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của ngành bọn em đã chọn.Chúng em viết bản báo cáo này mong muốn nhận được sự góp ý của các thầy, để giúp

em hoàn thiện hơn về sản phẩm của mình để chúng em có cơ sở, nền tảng kiến thứcvững để phục vụ cho công tác sau này với hy vọng góp một phần công sức trong côngcuộc xây dựng đất nước

Vì vốn kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên trong bài báo cáokhông thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót Một lần nữa cho phép em xin chânthành cảm ơn thầy, những người đi trước đã tạo điều kiện cho sinh viên chúng em có

cơ hội được hoạt động thực tế qua bài đồ án môn học này

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy

MỤC LỤC

i

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 2 1: Sơ đồ động học hộp số nằm ngang 4

Hình 2 2: Sơ đồ động học hộp số đặt dọc 5

Hình 2 3: Chọn sơ đồ động học hộp số đặt dọc 6

Hình 2 4: Đồ thị khoảng động học và khoảng lực học của từng cấp số 6

YHình 3 1: Đồ thị để chọn module pháp tuyến cho bánh răng 10

iii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 Đặt vấn đề

Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam hiện nay, theo đó là sựphát triển không ngừng của ngành ô tô Ô tô ngày càng hiện đại, nhiều mẫu mã mới,theo đó những hệ thống trên chiếc xe cũng không ngừng thay đổi Chính vì vậy, nhữngngười kỹ thuật ô tô phải hiểu rõ và nắm bắt được nguyên lý kể cả việc sửa chữa các hệthống trên ô tô để hoàn thành tốt mục tiêu nghề nghiệp

Sau khi chúng em đã tìm hiểu về những hệ thống, những công nghệ hiện đại trênchiếc xe nói chung và điều mà chúng ta cần hướng đến là tính toán thiết kế hộp số cơkhí đơn giản trên ô tô, sau khi chúng em đã được học môn Tính Toán Thiết Kế Ô Tô

và đã tìm hiểu sơ lược về những kiến thức cơ bản, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phânloại của hộp số cơ khí trên ô tô thì chúng em đã được Thầy Nguyễn Ch í Thanh hướngdẫn đồ án Tính Toán Thiết Kế Ô Tô về đề tài Tính toán thiết kế hộp số cơ khí đơn giảncho ô tô với đồ án này thì chúng em sẽ tìm hiểu về hộp số cơ khí Tính toán tỷ sốtruyền cũng như việc thiết kế hộp số trên ô tô Biết được ưu nhược điểm của các loạihộp số cũng như được phân tích và tính toán Kiểm tra khả năng làm việc của hộp số(kiểm tra bền bánh răng, kiểm tra bền trục hộp số) Cấu tạo của từng chi tiết trong hộp

số để từ đó phần tích và có khả năng hiểu để cải tiến và thiết kế mới

1.2 Mục tiêu đề tài

Tính toán thiết kết hộp số cơ khí đơn giản cho ô tô nhằm đáp ứng đảm bảo hoạtđộng phù hợp với các thông số cơ bản của nhiệm vụ đề tài Thiết kế được hộp số đãtính toán và vẽ mô phỏng

1.3 Nội dung đề tài

- Tính toán xác định các thông số cơ bản của hộp số

- Tính toán các chi tiết và bộ phận chính của hộp số (trong đó: tính toán một cặp bánh

răng của hộp số gồm: Kiểm bền cho bánh răng theo ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc )

- Tính một trục hộp số gồm xác định kích thước sơ bộ của trục, tính toán trục hộp số.

- 01 bản vẽ kết cấu hộp số (A0)

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Đọc tham khảo tài liệu hướng dẫn của thầy

- Tìm kiếm tài liệu trên internet, youtube, thực tế

- Phương pháp nghiên cứu là đọc tìm nội dung trên internet, nghe và lấy thông tintrên youtube, Tham khảo với thầy cô bộ môn.

- Sử dụng phần mềm Auto Cad…

1.5 Kết cấu của đồ án môn học

Chương 1: Giới thiệu đề tài

Chương 2: Phân tích kết cấu hộp số cơ khí và lựa chọn phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế hộp số

Chương 4: Kết luận

2

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỘP SỐ CƠ KHÍ VÀ LỰA

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ2.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại kỹ thuật

2.1.1 Công dụng

Nhằm thay đổi tỷ số truyền và mômen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ độngphù hợp với mômen cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất của động cơ.Giúp cho xe thay đổi được chiều chuyển động Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ màkhông cần tắt máy hoặc không cần tách ly hợp Dẫn động mômen xoắn ra ngoài chocác bộ phận đặc biệt đối với các xe chuyên dụng

2.1.2.2 Hộp số vô cấp được chia theo

⁃ Hộp số thủy lực (hộp số thủy tinh, hộp số thủy động)

⁃ Phải có kết cấu gọn bền chắc, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng hoặc kiểm tra và sửa chữakhi có hư hỏng.

2.2 Phân tích các phương án của hộp số

2.2.1 Sơ đồ động học

2.2.1.1 Sơ đồ động học hộp số đặt ngang

Bánh răng cố định trên trục, ăn khớp ngoài

Bánh răng cố định trên trục, ăn khớp trong

Bánh răng lắp với trục bằng then hoa và trượt trên trục

Bánh răng quay trơn trên trục

Hình 2 1: Sơ đồ động học hộp số nằm ngangCác bộ phận chính của hộp số bao gồm: trục sơ cấp, trục thứ cấp, các bánh răng

1, 2, 3, 4 được cố định trên trục sơ cấp và các bánh răng 1’, 2’, 3’, 4’ quay trơn trên trụcthứ cấp Các gắp số 1-2 và 3-4 liên kết then hoa với trục và có các vấu răng ở hai phía

để ăn khớp với các bánh răng cần gài

4

2.2.1.2 Sơ đồ động học hộp số đặt dọc:

Hình 2 2:Sơ đồ động học hộp số đặt dọcTrục sơ cấp 1 và trục thứ cấp 2 được bố trí đồng trục với nhau Ngoài vỏ hộp sốkhông thể hiện ở đây, các bộ phận chính của hộp số bao gồm: trục sơ cấp, trục thứ cấp

và trục trung gian, gắp số 1-2, gắp số 3-4, gắp số 5 và số lùi Bánh răng ZA được chếtạo liền với trục sơ cấp Các bánh răng trên trục thứ cấp Z’1, Z’2, Z’3, Z’5, Z’6 đượcquay trơn trên trục Còn các bánh răng trên trục trung gian ZB, Z1, Z2, Z3, Z5, Z6được cố định trên trục

2.3 Phương án dẫn động điều khiển hộp số

Sử dụng bánh răng di chuyển trượt và bộ đồng tốc, điều khiển bằng tay, lắp cầnchuyển số trực tiếp trên vỏ hộp số, có trục càng chuyển số, áp dụng cơ cấu tránh ănkhớp 2 số kép và cơ cấu tránh gài nhầm số lùi

2.4 Chọn phương án thiết kế:

2.4.1 Chọn sơ đồ động học:

Chọn sơ đồ động học của hộp số đặt dọc:

d v: khoảng động học của từng tay số

v imax: vận tốc cao nhất của tay số i

v imin: vận tốc thấp nhất của tay số iKhoảng lực học:

2.4.3 Xác định tỉ số truyền

2.4.3.1 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính:

Giá trị tỷ số truyền lực chính i0 cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số ihn đượcxác định theo tốc độ góc của xe V max (m/s) ứng với tốc độ góc lớn nhất của động cơ

ω max [rad\s]

i0=ω emax∗rbx

i hn∗vamax

Trong đó:

ihn: Giá trị tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn ihn = 1

ω emax :Tốc độ góc lớn nhất của động cơ (rad/s)

Vmax: Tốc độ cực đại của xe (m/s)

r bx: Bán kính bánh xeTốc độ lớn nhất của động cơ:

2)∗25.4=403.86 (mm)=0.403 (m)Trong đó:

B: bề rộng lốp (inch)d: đường kính vành bánh xe (inch)

ψmax : Hệ số cản lớn nhất của đường: 0.30 ÷ 0.40 Ta chọn: ψmax = 0.35

Ga : Trọng lượng của toàn bộ xe G a=2150∗10=21500 (N )

G φ:Trọng lượng bám của xe

φ :Hệ số bám bánh xe Đối với xe tải φ=0.8 ÷ 0.9 ta chọn φ=0.85

m: Hệ số phânbố tải trọng Chọn m=1.1

rbx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động

Memax : Mômen quay cực đại của động cơ Ta có: Memax ¿172 (Nm )

ηt : Hiệu suất hệ thống truyền lực Thiết kế xe ô tô tải nên chọn ηt ¿0.85

i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính i

ih1: Giá trị tỷ số truyền cấp thấp của hộp số, ta có: ih1 =4

ihn: Giá trị tỷ số truyền cao nhất khi đầy tải và đạt Vmax: ihn = 1q: Công bội của dãy tỷ số truyền Khi tính toán có thể chọn công bội

trung bình q theo kinh nghiệm Đối với hộp số thường Chọn q = 1.4

8

Tỷ số truyền tay số 3:

i h 3= i h 1

q3−1= 41.412=2.01

Tỷ số truyền tay số 4:

i h 4= i h 1

q4−1=

41.413=¿1.42

Tỷ số truyền tay số 5:

i h 5= i h 1

q5−1= 41.414=¿1

Tỷ số truyền số lùi: Thường được chọn nằm trong khoảng:

⇒i a=2∗A∗cos β

m a∗Za¿ ¿=

2∗104∗cos253.328∗24 =2.36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ

√17.2∗10=103.99(mm)

Chọn A=104(mm)

3.1.2 Module và góc nghiêng của bánh răng hộp số:

Để đảm bảo bánh răng hộp số làm việc êm dịu ta chọn module nhỏ, ngược lại góc nghiêng β thường có giá trị lớn

Hình 3 1: Đồ thị để chọn module pháp tuyến cho bánh răngTrong đó:

a: Dùng cho bánh răng thẳngb: Dùng cho bánh răng xiên

m i: Module pháp tuyến của từng cấp số

M i: Momen xoắn được tính cho từng cấp số

Ta có: M=M emax∗ihi∗0.96 = 17.2*10*5.82*0.96=960.99(N.m)

Module pháp tuyến của bánh răng

m=0.032∗104=3.328(mm)

Đối với xe tải có góc nghiêng trong khoảng từ β=¿) Chọn β=25

3.1.3 Số răng của bánh răng hộp số:

z1, z2, z3, … z i: số răng của các bánh răng trục trung gian

z1' , z2' , z3' , … z i ': số răng của các bánh răng trục thứ cấp

Đối với răng thẳng lấy số răng z thực tế để chọn, còn đối với răng xiên chọn theo số răng tương đương ztđ

z tđ= z

cos3β

Áp dụng công thức, suy ra:

Bánh răng trụctrung gian Số răng tính toán Số răng làm tròn

z5' 16.8 17

3.1.4 Tính toán kiểm tra bền bánh răng

3.1.4.1 Ứng suất uốn bánh răng

⁃ z i , z i ': lần lượt là số răng của bánh răng chủ động và bánh răng bị động

⁃ m i: module pháp tuyến của từng cặp bánh răng

: lực vòng tại tâm khớp của bánh răng chủ ộng, bị ộng động, bị động động, bị động

⁃ M i: momen xoắn được tính cho từng cấp số

3.1.4.2 Ứng suất tiếp xúc bánh răng

Ứng suất tiếp xúc thông thường được xác định theo chế độ tải trọng trung bình Lực vòng P được tính bằng công thức:

σ tx2=1203.49

σ tx 3=927.05

σ tx 4=775.87

σ tx 5=701.87Chọn vật liệu:

Ứng suất tiếp xúc cho phép trên bề mặt răng khi ở chế độ tải trọng trung bình ở trục sơ cấp hộp số là: 0.5 M emax được trình bày ở bảng sau:

M emax: Momen xoắn cực đại của động cơ (Nm)

K d: Hệ số kinh nghiệm Đối với xe tải: K d=5.3Kích thước đường kính trục sơ cấp là:

Đường kính trục trung gian: d tg=0.45∗A

Kích thước đường kính trục trung gian là: d tg=0.45∗A=0.45∗¿(mm)Chiều dài trục trung gian: l tg= d tg

0.18 ¿(mm)Đường kính trục thứ cấp:d tc=0.45∗A

Kích thước đường kính trục thứ cấp là: d tc=0.45∗A=0.45∗¿(mm)Chiều dài trục thứ cấp: d l tc

tc

=0.180.21 ¿>l tc=¿0.21

α: Góc ăn khớp giữa các cặp bánh răng

β: Góc nghiên của bánh răng

r: Bán kính vòng tròn lăn của bánh răng

Kiểm tra bền của trục

 Ứng suất xoắn của trục hộp số:

τ = M x

0.2d3 (MN/m2)